Tổng Quan Về Công Nghệ Sinh Học Và Ngành Công Nghệ Sinh Học

Công nghệ sinh học là một ngành tập trung vào việc điều khiển các sinh vật sống để tạo ra các sản phẩm thương mại. Tuy nhiên, đây là một cái nhìn rất rộng về ngành khoa học đang phát

Công nghệ sinh học là một ngành tập trung vào việc điều khiển các sinh vật sống để tạo ra các sản phẩm thương mại. Tuy nhiên, đây là một cái nhìn rất rộng về ngành khoa học đang phát triển nhanh chóng này.

Theo định nghĩa như vậy, nông nghiệp và chăn nuôi sẽ liên quan gần gũi đến công nghệ sinh học. Sự hiểu biết và ứng dụng hiện đại của khoa học này, còn được gọi là công nghệ sinh học, đã được cải tiến để tạo ra các loại thuốc mới và cây trồng kháng sâu bệnh và vật nuôi sinh sản và năng suất cao.

Những đổi mới như vậy bắt đầu phát triển khi Stanely Cohen và Herbert Boyer chứng minh nhân bản DNA trong phòng thí nghiệm Stanford của họ vào năm 1973. Công nghệ sinh học đã trở thành nền tảng quan trọng gắn với cuộc sống hàng ngày hiện đại.

Công nghệ

Kể từ những thí nghiệm nhân bản DNA đầu tiên, các kỹ thuật biến đổi gen đã phát triển để tạo ra các phân tử sinh học đã được biến đổi gen cũng như các vi sinh vật và tế bào được thiết kế theo kiểu di truyền. 

Các nhà di truyền học cũng đã phát triển các cách để tìm ra các gen mới và tìm ra cách chúng hoạt động và tạo ra động vật và thực vật chuyển gen.

Giữa cuộc cách mạng kỹ thuật sinh học này, các ứng dụng thương mại bùng nổ. Một ngành công nghiệp đã phát triển xung quanh các kỹ thuật như nhân bản gen (sao chép), đột biến định hướng (chỉ đạo đột biến gen) và giải trình tự DNA. Can thiệp RNA, ghi nhãn và phát hiện phân tử sinh học, và khuếch đại axit nucleic cũng được phát triển và giới thiệu.

Thị trường công nghệ sinh học: Y tế và Nông nghiệp

Ngành công nghệ sinh học phần lớn được chia thành thị trường y tế và nông nghiệp. 

Mặc dù công nghệ sinh học cũng được áp dụng cho các lĩnh vực khác, chẳng hạn như sản xuất công nghiệp hóa chất và xử lý sinh học, nhưng việc sử dụng trong các lĩnh vực này vẫn còn chuyên biệt và hạn chế.

Mặt khác, ngành y tế và nông nghiệp đã trải qua các cuộc cách mạng công nghệ sinh học. Điều này bao gồm các nỗ lực nghiên cứu và chương trình phát triển mới – và đôi khi gây tranh cãi – Các doanh nghiệp đã phát triển để tận dụng sự bùng nổ trong phát triển công nghệ sinh học. 

Các doanh nghiệp này đã phát triển các chiến lược để khám phá, thay đổi hoặc tạo ra các phân tử sinh học và sinh vật mới thông qua kỹ thuật sinh học.

Cuộc cách mạng khởi nghiệp công nghệ sinh học

Công nghệ sinh học đã giới thiệu một cách tiếp cận hoàn toàn mới, để phát triển thuốc, khác với cách tiếp cận tập trung vào hóa chất, mà hầu hết các công ty dược phẩm lâu đời đã sử dụng. 

Sự thay đổi này đã dẫn đến sự bùng nổ của các công ty khởi nghiệp, bắt đầu với việc thành lập Cetus (nay là một phần của Novartis Diagnostics) và Genentech vào giữa những năm 1970.

Kể từ khi có một cộng đồng đầu tư mạo hiểm được thành lập cho ngành công nghệ cao ở thung lũng Silicon, nhiều công ty công nghệ sinh học ban đầu cũng tập trung tại khu vực vịnh San Francisco. Trong những năm qua, vô số công ty khởi nghiệp đã được thành lập để theo đuổi thị trường này.

Các trung tâm đổi mới được phát triển ở Hoa Kỳ tại các thành phố như Seattle, San Diego, North Carolina’s Research Triangle Park, Boston và Philadelphia. 

Các trung tâm công nghệ sinh học quốc tế bao gồm các thành phố như Berlin, Heidelberg và Munich ở Đức; Oxford và Cambridge ở Anh; và thung lũng Medicon ở miền đông Đan Mạch và miền nam Thụy Điển.

Thiết kế thuốc mới nhanh hơn

Công nghệ sinh học y tế, với doanh thu vượt quá 150 tỷ đô la hàng năm, nhận được phần lớn tiền đầu tư và nghiên cứu công nghệ sinh học. 

Phần này của công nghệ sinh học xoay quanh quy trình khám phá thuốc, bắt đầu bằng nghiên cứu cơ bản để xác định gen hoặc protein liên quan đến các bệnh cụ thể có thể được sử dụng làm mục tiêu sản xuất thuốc và dấu hiệu chẩn đoán.

Khi một mục tiêu gen hoặc protein mới được tìm thấy, hàng ngàn hóa chất được sàng lọc để tìm ra các loại thuốc tiềm năng ảnh hưởng đến mục tiêu. Sau đó, các hóa chất trông giống như chúng có thể hoạt động như thuốc cần được tối ưu hóa, kiểm tra tác dụng phụ độc hại và thử nghiệm trong các thử nghiệm lâm sàng.

Công ty công nghệ sinh học y tế

Công nghệ sinh học đã đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn khám phá và sàng lọc thuốc ban đầu. Hầu hết các công ty dược phẩm lớn đều có các chương trình nghiên cứu khám phá mục tiêu tích cực phụ thuộc nhiều vào công nghệ sinh học. 

Các công ty mới nổi nhỏ hơn như Exelixis, BioMarin Pharmaceuticals và Cephalon (được Teva Pharmaceutical mua lại) tập trung vào khám phá và phát triển thuốc bằng cách thường sử dụng các kỹ thuật độc quyền.

Ngoài việc phát triển thuốc trực tiếp, các công ty như Abbott Diagnostics và Becton, Dickinson and Company (BD) tìm cách sử dụng các gen liên quan đến bệnh mới để tạo ra các chẩn đoán lâm sàng mới.

Nhiều thử nghiệm trong số này xác định những bệnh nhân phản ứng nhanh nhất với các loại thuốc mới được tung ra thị trường. Ngoài ra, hỗ trợ nghiên cứu các loại thuốc mới là một danh sách dài các công ty nghiên cứu và cung cấp phòng thí nghiệm cung cấp bộ dụng cụ, thuốc thử và thiết bị cơ bản.

Ví dụ: Các công ty như Thermo-Fisher, Promega và nhiều công ty khác cung cấp các công cụ và thiết bị phòng thí nghiệm cho nghiên cứu khoa học sinh học. Các công ty như Molecular Devices và DiscoveRx cung cấp các tế bào được thiết kế đặc biệt và hệ thống phát hiện để sàng lọc các loại thuốc mới tiềm năng.

Công nghệ sinh học nông nghiệp: Thực phẩm tốt hơn

Công nghệ sinh học được sử dụng để phát triển thuốc, ngoài ra, nó đã thực sự gắn với nghiên cứu và ứng dụng trong nông nghiệp và thực phẩm.

Tuy nhiên, không giống như dược phẩm, kỹ thuật di truyền không tạo ra sự bùng nổ của các công ty khởi nghiệp công nghệ sinh học nông nghiệp mới. Sự khác biệt có thể là, mặc dù có bước nhảy vọt về công nghệ, công nghệ sinh học không làm thay đổi cơ bản bản chất của ngành nông nghiệp.

Thao tác với cây trồng và vật nuôi để tối ưu hóa di truyền, nhằm nâng cao năng suất và cải thiện sản lượng đã diễn ra hàng ngàn năm. Nói cách khác, công nghệ sinh học cung cấp một phương pháp mới thuận tiện. Các công ty nông nghiệp lâu đời, chẳng hạn như Dow và Monsanto (đã được Bayer mua lại), chỉ cần tích hợp công nghệ sinh học vào các chương trình R&D của họ.

Thực vật và động vật GMO

Hầu hết trọng tâm của công nghệ sinh học nông nghiệp là cải tiến cây trồng, mà với tư cách là một doanh nghiệp, đã khá thành công. Kể từ khi ngô biến đổi gen đầu tiên được giới thiệu vào năm 1994, các loại cây trồng chuyển gen chủ lực như lúa mì, đậu tương và cà chua đã trở thành tiêu chuẩn.

Giờ đây, hơn 90% ngô, đậu nành và bông được trồng ở Hoa Kỳ là sản phẩm của ngành công nghệ sinh học. Mặc dù tụt hậu so công nghệ sinh học y học và nông nghiệp, việc sử dụng công nghệ sinh học để cải thiện động vật trang trại cũng khá phổ biến.

Dolly, con cừu nhân bản đầu tiên, được tạo ra vào năm 1996. Kể từ đó, việc nhân bản động vật đã trở nên phổ biến hơn và rõ ràng là động vật trang trại biến đổi gen đang ở phía trước – vào năm 2019, AquaBounty (người nuôi cá hồi biến đổi gen) đã nhận được sự chấp thuận từ FDA xây dựng cơ sở của họ ở Indiana và nhập khẩu trứng cá hồi biến đổi gen để nuôi làm thực phẩm ở Hoa Kỳ

Mặc dù các sinh vật biến đổi gen (GMO) đã gây ra nhiều tranh cãi trong những năm gần đây, nhưng công nghệ sinh học nông nghiệp đã trở nên khá vững chắc. 

Theo báo cáo tóm tắt mới nhất từ ​​Dịch vụ quốc tế về mua lại ứng dụng công nghệ sinh học nông nghiệp, diện tích trồng cây biến đổi gen đạt 189,8 triệu ha vào năm 2017, tăng từ 185,1 triệu ha vào năm 2016.

Scroll to Top